烏魯木齊軌道交通1號線不同折返方式下折返能力計(jì)算與分析*

安志龍 馬 麗 馬 斌

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，714025，渭南；2.烏魯木齊城市軌道集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，830057，烏魯木齊∥第一作者，工程師)

烏魯木齊軌道交通1號線北至國際機(jī)場站，南到三屯碑站，貫穿城市主城區(qū)，規(guī)劃遠(yuǎn)期日客運(yùn)量超過100萬人次，屆時(shí)運(yùn)力的提升將由列車最小行車間隔決定。城市軌道交通行車間隔的大小主要是由折返站的折返能力決定。文獻(xiàn)[1]以北京地鐵5號線實(shí)現(xiàn)2 min列車運(yùn)行間隔為目標(biāo)，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度提出縮短列車折返追蹤間隔的技術(shù)手段和措施。文獻(xiàn)[2]以中間折返站為研究對象，計(jì)算了單渡線折返和雙渡線折返方式下的列車運(yùn)行間隔。文獻(xiàn)[3]提出了站前雙折返站型,并計(jì)算了理論折返能力。文獻(xiàn)[4]通過對島式車站列車折返時(shí)間的計(jì)算,揭示了城市軌道交通列車折返的一般特點(diǎn)。文獻(xiàn)[5]通過對站前折返車站的運(yùn)營方式、折返能力進(jìn)行分析和計(jì)算,確定了影響站前折返能力的原因。

筆者以烏魯木齊軌道交通1號線國際機(jī)場站為例，基于移動(dòng)閉塞方式下的行車組織理論分析不同折返作業(yè)方式下的折返能力及適應(yīng)性。

1 列車折返能力的計(jì)算

烏魯木齊軌道交通1號線國際機(jī)場站為側(cè)式站臺，設(shè)置有站后交叉渡線與站前單渡線，線路示意圖如圖1所示。圖1中，F(xiàn)3、F6、F5、F7、F10和F8為防護(hù)信號機(jī)，XC為下行出站信號機(jī)，SC為上行出站信號機(jī)，Z3和Z4為阻擋信號機(jī)。列車可以在該站進(jìn)行站前折返、站后折返和混合式折返作業(yè)。

圖1 國際機(jī)場站站線示意圖

依據(jù)站線結(jié)構(gòu)示意圖，運(yùn)用圖解法對站前單渡線折返、站后單渡線折返、站前站后交替折返和站后雙渡線交替折返這4種作業(yè)方式進(jìn)行研究分析。

1.1 站前單渡線折返能力計(jì)算

1.1.1 站前單渡線折返作業(yè)過程

國際機(jī)場站站前只有單渡線，折返方式只能用站前單渡線折返。如圖2所示，站前折返路徑為:F6→F5→XC。其作業(yè)過程為：

圖2 國際機(jī)場站站前折返路徑示意圖

1)列車經(jīng)過F6→F5進(jìn)路到達(dá)國際機(jī)場站下行站臺，乘客下車。

2)列車運(yùn)行至國際機(jī)場站下行站臺停穩(wěn)后，司機(jī)換端，乘客上車，XC信號機(jī)開放。

3)確認(rèn)乘客上車，車門關(guān)閉，列車從下行站臺發(fā)車。

1.1.2 站前單渡線折返作業(yè)時(shí)間計(jì)算

站前列車折返時(shí)間可分為進(jìn)站時(shí)間、停站時(shí)間和出站時(shí)間。站前折返進(jìn)程如圖3所示。

1)進(jìn)站時(shí)間：列車從F6運(yùn)行至B點(diǎn)時(shí)間為t1，出清B點(diǎn)運(yùn)行至車站下行站臺停穩(wěn)時(shí)間為t2，當(dāng)列車出清B點(diǎn)后，可實(shí)現(xiàn)出站進(jìn)路的辦理。

2)停站時(shí)間：停站時(shí)間包含列車開關(guān)門時(shí)間、乘客乘降時(shí)間、司機(jī)換端時(shí)間及冗余時(shí)間。Tz表示列車到站停穩(wěn)到起動(dòng)時(shí)間。

3)出站時(shí)間：列車從站臺起動(dòng)到出清C點(diǎn)時(shí)間為t3。

假設(shè)冗余時(shí)間為Tr1，進(jìn)路建立時(shí)間為Tj。從圖3、圖4中可知列車出站準(zhǔn)備時(shí)間Tb與t2+Tz在同一時(shí)間段內(nèi)，故列車站前單渡線折返時(shí)間T=t1+t2+Tz=110 s。

圖3 國際機(jī)場站站前折返作業(yè)進(jìn)程示意圖

圖4 國際機(jī)場站站前折返能力計(jì)算圖

1.1.3 站前單渡線折返能力計(jì)算

當(dāng)前行折返列車出清C點(diǎn)后，后續(xù)列車進(jìn)站進(jìn)路方可辦理，其時(shí)間包含了F6→F5進(jìn)路建立時(shí)間與冗余時(shí)間之和。由圖4可知，折返作業(yè)發(fā)車間隔時(shí)間。T折隔=t1+t2+tz+t3+Tr2+Tj=157 s，則折返能力N折=3 600/T折隔=22.92列/h。

1.2 站后單渡線折返

1.2.1 站后單渡線折返作業(yè)過程

從圖2可知，列車在站后利用單渡線進(jìn)行折返時(shí)，可采用折返線1進(jìn)行折返，也可采用折返線2，由于折返線1與折返線2的折返能力相同，因此本文只針對折返線1進(jìn)行分析。如圖5所示，站后折返路徑為:F6→SC→Z3→F7→XC，其作業(yè)過程為：

圖5 國際機(jī)場站站后單渡線折返示意圖

1)列車經(jīng)過F6→SC進(jìn)路到達(dá)國際機(jī)場站上行站臺，乘客下車。

2)列車經(jīng)過SC→Z3進(jìn)路到達(dá)折返線1，司機(jī)換端，建立進(jìn)路F7→XC。

3)列車運(yùn)行至國際機(jī)場站下行站臺，確認(rèn)乘客上車，車門關(guān)閉，列車從下行站臺發(fā)車。

1.2.2 站后單渡線折返作業(yè)時(shí)間計(jì)算

站后單渡線折返采用彎進(jìn)直出方式，其包含進(jìn)入折返線1的時(shí)間、折返線1換端時(shí)間、折返線1至下行站臺間的時(shí)間和出站時(shí)間，該折返作業(yè)進(jìn)程如圖6所示。

1)進(jìn)入折返線1的時(shí)間：列車從SC運(yùn)行至H點(diǎn)時(shí)間為t1，出清H點(diǎn)運(yùn)行至車站下行站臺停穩(wěn)時(shí)間為t2。當(dāng)前行列車出清H點(diǎn)后，可實(shí)現(xiàn)F7-XC進(jìn)路的辦理。

2)折返線1換端時(shí)間：從列車在折返線1停穩(wěn)開始計(jì)算，包含列車停穩(wěn)、乘客乘降時(shí)間、司機(jī)換端時(shí)間及冗余時(shí)間。Tz表示列車到站停穩(wěn)到起動(dòng)時(shí)間。

3)折返線1到下行站臺時(shí)間：列車出清G點(diǎn)到下行站臺停穩(wěn)，整個(gè)過程中列車完成加速運(yùn)行、勻速運(yùn)行和減速運(yùn)行，其時(shí)間為t3。

4)停站時(shí)間：乘客乘車時(shí)間。這個(gè)過程可實(shí)現(xiàn)出站進(jìn)路的辦理。

5)出站時(shí)間：列車從下行站臺到出清C點(diǎn)的時(shí)間。

從圖6、圖7中可知，列車從上行站臺運(yùn)行至下行站臺方可完成折返，故列車站后單渡線折返時(shí)間T=t1+t2+Tz=120 s。

圖6 國際機(jī)場站站后單渡線折返作業(yè)進(jìn)程示意圖

圖7 國際機(jī)場站站后單渡線折返能力計(jì)算

1.2.3 站后單渡線折返能力計(jì)算

當(dāng)列車出清E點(diǎn)后，后續(xù)列車的進(jìn)站進(jìn)路F6-SC方可辦理。當(dāng)前行列車出請G點(diǎn)后，后續(xù)列車進(jìn)入折返線1的進(jìn)路方可辦理。由圖6、圖7可知：折返作業(yè)發(fā)車間隔時(shí)間T折隔=t1+t2+tz+t3+Tr2+Tj=137 s，則折返能力N折=3 600/T折隔=26.27列/h。

1.3 站前站后交替折返

1.3.1 站前站后單渡線折返作業(yè)過程

遵循站前折返列車后進(jìn)先出的原則。如圖8所示，站前站后交替折返路徑為:F6→SC→Z3(SC→Z3與F6→F5進(jìn)路同時(shí)進(jìn)行)→XC→F3。列車出清B點(diǎn)后F7→XC進(jìn)路建立，如此交替進(jìn)行。其作業(yè)過程為：

圖8 國際機(jī)場站站前站后交替折返示意圖

1)站后折返列車經(jīng)過F6→SC進(jìn)路到達(dá)國際機(jī)場站上行站臺，乘客下車。

2)當(dāng)站后折返列車越過D點(diǎn)后，F(xiàn)6→F5進(jìn)路建立，站前折返列車運(yùn)行至國際機(jī)場站下行站臺，確認(rèn)乘客下車，司機(jī)換端，出站進(jìn)路建立。

3)站后折返列車運(yùn)行至折返線1，司機(jī)換端，等待F7→XC進(jìn)路建立。

4)站前折返列車越過B點(diǎn)后，F(xiàn)7→XC進(jìn)路建立，站后折返列車運(yùn)行至國際機(jī)場站下行站臺，確認(rèn)乘客上車，車門關(guān)閉，列車從下行站臺發(fā)車。

5)后續(xù)列車重復(fù)以上步驟。

1.3.2 站前站后交替折返作業(yè)時(shí)間計(jì)算

站前站后交替折返方式下，由于采用的是站前列車后進(jìn)的原則，因此在這個(gè)過程中，就包含2個(gè)折返作業(yè)時(shí)間，一個(gè)是站前折返作業(yè)時(shí)間T前折，另一個(gè)是站后折返作業(yè)時(shí)間T后折。從圖9可以看出，站前折返列車由于是后進(jìn)先出，其折返時(shí)間與單獨(dú)折返方式一致，T前折=110 s。對于站后折返列車，由于站前折返列車進(jìn)路的占用，增加了其在折返線1的等待時(shí)間，其Tz增大，其余作業(yè)過程時(shí)間與單渡線折返原理一致，故T后折=233 s。

1.3.3 站前站后交替折返能力計(jì)算

當(dāng)站后折返列車出清D點(diǎn)后，F(xiàn)6-F5進(jìn)路辦理，站前折返列車方可進(jìn)站進(jìn)行折返作業(yè)。當(dāng)站前折返列車出清B點(diǎn)后，F(xiàn)7-XC進(jìn)路辦理，如此循環(huán)。用圖解法求解，由圖9、圖10可知，T折隔=117 s，折返能力N折=3 600/T折隔=30.77列/h。

圖9 國際機(jī)場站站后單渡線折返作業(yè)進(jìn)程示意圖

圖10 國際機(jī)場站站前站后交替折返能力計(jì)算

1.4 站后雙線交替折返

1.4.1 站后雙渡線折返作業(yè)過程

國際機(jī)場站站后為雙渡線，遵循折返列車交替折返原則，如圖11所示，其作業(yè)過程為：

圖11 國際機(jī)場站站后雙線交替折返示意圖

1)利用折返線1折返列車，經(jīng)過F6→SC進(jìn)路達(dá)到國際機(jī)場站上行站臺，乘客下車。

2)確認(rèn)乘客下車完畢，列車?yán)谜鄯稻€1經(jīng)進(jìn)路SC→Z3運(yùn)行至折返線1，司機(jī)換端。

3)列車?yán)谜鄯稻€1越過E點(diǎn)后，F(xiàn)6→SC進(jìn)路建立；列車?yán)谜鄯稻€2達(dá)到國際機(jī)場站上行站臺，乘客下車。

4)列車?yán)谜鄯稻€2達(dá)到折返線2，列車停穩(wěn)，司機(jī)換端。

5)F7→XC進(jìn)路建立，列車?yán)谜鄯稻€1運(yùn)行至國際機(jī)場站下行站臺，確認(rèn)乘客上車，出站進(jìn)路建立，列車發(fā)出。

6)列車?yán)谜鄯稻€1尾部出清G點(diǎn)后，SC→Z3進(jìn)路建立，后續(xù)列車運(yùn)行至折返線1。

7)列車?yán)谜鄯稻€1尾部出清B點(diǎn)后，F(xiàn)10-XC進(jìn)路建立；列車?yán)谜鄯稻€2運(yùn)行至國際機(jī)場站下行站臺，確認(rèn)乘客上車，出站進(jìn)路建立，列車發(fā)出。

8)后續(xù)列車重復(fù)以上步驟。

1.4.2 站后雙線折返作業(yè)時(shí)間計(jì)算

站后雙線折返方式下，由于采用交替折返的原則，因此在這個(gè)過程中，利用折返線1與折返線2折返時(shí)間相同，因此由圖12、圖13可知：T1折=T2折=176 s。

圖12 國際機(jī)場站站后雙線交替折返作業(yè)進(jìn)程示意圖

1.4.3 站后雙線折返能力計(jì)算

站后雙渡線折返時(shí)，由于交替使用折返線1和折返線2，大大提高了折返能力，由圖12、圖13得知；T折隔=103 s，折返能力N折=3 600/T折隔=34.95列/h。

圖13 國際機(jī)場站站后雙線交替折返能力計(jì)算

2 運(yùn)能分析

通過對站前單渡線、站后單渡線、站前站后交替折返和站后雙渡線折返方式進(jìn)行分析，可知：在移動(dòng)閉塞方式下，站前單渡線折返發(fā)車作業(yè)間隔時(shí)間為157 s，站后單渡線折返發(fā)車作業(yè)間隔時(shí)間為137 s，站前站后交替折返發(fā)車作業(yè)間隔時(shí)間為117 s，站后雙渡線折返發(fā)車作業(yè)間隔時(shí)間為103 s。

烏魯木齊軌道交通1號線采用A型車，6輛編組，定員1 860人。列車折返發(fā)車作業(yè)時(shí)間間隔不同，折返能力也不同，則不同折返方式下，線路的運(yùn)能也不同。

1)在站前單渡線折返方式下，折返作業(yè)發(fā)車間隔時(shí)間為157 s，折返能力為22.92列/h，則其運(yùn)能為4.09萬人次/h。

2)在站后單渡線折返方式下，折返作業(yè)發(fā)車間隔時(shí)間為137 s，折返能力為26.27列/h，則其運(yùn)能為4.88萬人次/h。相比站前單渡線折返，其運(yùn)能增加了18%。

3)在站前站后交替折返方式下，折返作業(yè)發(fā)車間隔時(shí)間為117 s，折返能力為30.77列/h，則其運(yùn)能為5.72萬人次/h。相比站前單渡線折返，其運(yùn)能增加了34%。

3 結(jié)論及建議

1)對于站前折返方式，由于列車在折返時(shí)進(jìn)路交叉，因此對行車安全不利，且運(yùn)能相對較少；此外，在同站臺折返、乘客乘降時(shí)會(huì)引起站臺秩序混亂。建議在無法實(shí)現(xiàn)站后折返時(shí)采用。

2)對于站前站后交替折返方式，雖比單獨(dú)實(shí)現(xiàn)站前折返能力強(qiáng)，由于其在行車組織過程中難度大，發(fā)生故障時(shí)不易恢復(fù)。建議當(dāng)列車作業(yè)折返間隔時(shí)間在[117,137)之間且站后只能單渡線折返時(shí)使用。

3)由于站后折返方式一般采用彎進(jìn)直出的方式，且行車作業(yè)比較流暢，發(fā)生故障后容易恢復(fù)，對全線造成影響較小，建議當(dāng)列車作業(yè)折返間隔時(shí)間大于137 s時(shí)，采用站后單渡線折返方式。

4)當(dāng)因運(yùn)能需要，列車作業(yè)折返間隔時(shí)間在[103,117)之間時(shí)，建議采用站后雙渡線折返方式，且實(shí)行AR(列車自動(dòng)折返模式)折返。